編竹元家 my life is hid with Christ on high

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導熱和散熱

導熱和散熱就像交通問題，在歐洲，德國是相對人口較多的國家，有一個原因是它的高速公路沒有速限，因此非市區也聚居許多居民；然而若高速公路沒有速限，但交流道設計不良，就又會成為交通瓶頸。因此，交通要順暢，兩者必須兼顧，如此可以提供更好的通勤環境。

導熱和散熱是兩個不同的概念，以LED來說，基板的角色是導熱而非散熱，將熱從傳到空氣中才叫散熱。現在一般強調5W或10W的導熱基板，其實弄錯方向了，散熱問題比起導熱來說，更為嚴重，往往成為瓶頸所在。

傳統熱管理使用的方式為風扇和散熱器(heat sink)，這在LED是不可行的，風扇轉動無法節能，而且有灰塵堆積，影響LED耐用性，使用散熱器效果又有限。LED散熱問題必須有更好的方式解決。

可能的更好的方式有哪些？藉由氣流方式、增加表面面積、還是減少質量(厚度)，以減少熱的儲存？

以導熱率k和熱阻Rt來看，Rt=l/k，一般強調k值要高，認為導熱率才好，但沒有考慮到厚度；厚度低熱阻才會小，而熱阻小才完整地表達散熱效果。

以傳統MCPCB來看，銅箔層厚度35μm，黏合層100μm，鋁基板1,500μm，總厚度超過1,600μm，k以典型或最佳值來估計，分別為400、1(最佳)和200W/m-K，計算熱阻分別為0.1、100和7.5μm2-K/W，合計熱阻換算為公分為1.08cm2-K/W，這才能看出MCPCB散熱效果的全貌。以商品化的幾種MCPCB來看，熱阻一般在2~4μm2-K/W。

不過，上述是以3層熱阻分別計算來合計，未來，介面熱阻升高則為產品可能產生的問題。另外，若以微觀的角度來看基板表面，其實是粗糙不平的，需要以液態物質才能填滿。銅箔膠鋁基板是否填滿是一個問題，而且鋁基板尚有散熱不一致的問題。

散熱方面，空氣是熱阻來源，計算可分為靜止空氣和流動的空氣，靜止空氣的熱阻是400~3,000cm2-K/W，流動空氣的熱阻為200~1,000cm2-K/W；熱阻可以加乘起來。

LED相關應用有其散熱特性，例如，沒有風扇，因而沒有流動空氣可加速散熱，以靜止空氣而言，熱阻相當高，約為1,000cm2-K/W。且其基板表面溫度多限制在60℃以下，這是一個很大的限制，需要思考出解決方案。另外，散熱的確是瓶頸，相對而言導熱問題並不那麼嚴重。

促進LED產業的整體成長有一些條件，包括降低成本、更簡單的結構和組裝製程、更佳的熱管理和信賴性。這些可以籍由新的材質達到，此新材質特性為，低成本的導熱軟板FPCB(鋁的成本要4~5倍)、為低溫固化銀膠、也是光學透明熱固黏合膠。

產品應用趨勢

冠品的軟陶瓷散熱漆可使用於LED室外燈，是一種兼具耐高酸鹼值(PH 3~11)、絕緣、防水、抗靜電、高耐候性、高散熱性及自清性材料。目前LED燈具客戶測試後，系統溫度較原本傳統烤漆保護降低10℃，較原本陽極處理保護降低7℃。並且具備低成本特性，TC-19E散熱漆塗布材料成本約每平方公尺90元台幣。

傳統LED鋁基板導熱工法使用銅箔、多層導熱膠膜、鋁板，下面再經由陽極處理，費工費時。新工法則為銅箔、一層導熱膠膜、鋁板，下面再使用TC-19EW絕緣散熱漆，可用噴漆塗布，施工簡便、為軟質熱固型，耐高溫、耐組裝衝擊、熱阻極低，有效降系統溫度、可耐高酸鹼值，抗靜電不沾落塵。

另外還有其他應用，像是LED/LCD TV的大型散熱鋁板、電容器、各種高溫運轉發熱，且需曝露於自然環境的機具，如馬達、熱交換器、變電箱、內燃機等。